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從表1看出，噴嘴處壓力均在0.07MPa以上，說明這些循環(huán)泵出口壓頭有足夠裕量，有節(jié)能空間和潛力，具備節(jié)能改造可行性。

1.2 技術(shù)路線比選

1.2.1 變頻調(diào)速調(diào)研

變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理是根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速與工作電源輸入頻率成正比的關(guān)系，通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動機(jī)的電力控制設(shè)備。通常的直流電源大多是由交流電源通過變壓器變壓，整流濾波后得到的。通過交—直—交的方式，從而達(dá)到一直省電環(huán)保的效果，還可以起到更好地保護(hù)電機(jī)的作用。

山西某熱電2×330MW燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，脫硫系統(tǒng)循環(huán)泵3+2布置。2017年12月，1號脫硫裝置5號漿液循環(huán)泵完成變頻調(diào)速改造。調(diào)取改造后近一年運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，在同等工況下，1號機(jī)5號循環(huán)泵改造前工頻運(yùn)行電流為64.3A，改造后最低24.4A，平均電流49A。按設(shè)備一年運(yùn)行6000h，平均運(yùn)行頻率47Hz，根據(jù)相似定律，變頻節(jié)電率為1-（47/50）3=16.94%，變頻調(diào)速每年節(jié)電量為W＝800×［1-（47/50）3］×6000＝81.32萬kWh，按結(jié)算電價(jià)0.452元/kWh計(jì)算，年節(jié)約電費(fèi)36.76萬元。

1.2.2 永磁調(diào)速調(diào)研

永磁調(diào)速工作原理是利用磁場之間的相互作用力驅(qū)動和對負(fù)載調(diào)速。永磁盤與導(dǎo)體盤之間的相對運(yùn)動在導(dǎo)體中產(chǎn)生渦電流而產(chǎn)生感應(yīng)磁場，通過調(diào)速機(jī)構(gòu)改變水磁盤與導(dǎo)體之間的氣隙，調(diào)整氣隙的寬度就可以改變扭矩，產(chǎn)生一個(gè)可控的、可變化的輸出轉(zhuǎn)速。

內(nèi)蒙古某電廠2×660MW燃煤機(jī)組，2020年2月完成1C循環(huán)泵永磁調(diào)速器改造。該泵電機(jī)電壓10kV，功率800kW，泵轉(zhuǎn)速1490rpm。改造前工頻運(yùn)行電流為40.0A，改造后該泵持續(xù)運(yùn)行，在開度60%，即轉(zhuǎn)速1110r/min時(shí)，噴淋霧化效果差，開度65%以上霧化效果優(yōu)良，因此日常調(diào)節(jié)開度在65%～100%，對應(yīng)電流在32～40A之間，平均電流33.5A，平均轉(zhuǎn)速1405r/min。

2020年該廠脫硫裝置運(yùn)行7170h，其中1C循環(huán)泵運(yùn)行約6000小時(shí)，平均運(yùn)行電流減少4.5A，節(jié)電率11.25%，年節(jié)電量約52萬kWh，按結(jié)算電價(jià)0.452元/kWh計(jì)算，年節(jié)電費(fèi)用23.5萬元。

1.2.3 調(diào)研結(jié)果分析

（1）投資與運(yùn)維成本

永磁調(diào)速器初期投資比變頻調(diào)速高，相對于高壓變頻器，永磁調(diào)速器占地面積小，不需要建造單獨(dú)的設(shè)備室，運(yùn)維費(fèi)用也較低。變頻器與永磁調(diào)速器投資與運(yùn)維費(fèi)用見表2。

（2）節(jié)能效果及設(shè)備可靠性

針對脫硫漿液循環(huán)泵此類離心式負(fù)載，二者均是利用離心式負(fù)載相似定律對負(fù)載進(jìn)行調(diào)速節(jié)能，節(jié)電率基本一致。不同的區(qū)別在于永磁調(diào)速裝置通過改變永磁體盤與導(dǎo)體盤氣隙的機(jī)械方式來實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的，不改變電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)，其電機(jī)電流直接反應(yīng)出設(shè)備所耗的電量。高壓變頻器通過整流、逆變調(diào)節(jié)電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)頻率其電機(jī)所耗的電量反應(yīng)在高壓開關(guān)柜的輸出電流測。兩種技術(shù)不論采用何種方式調(diào)節(jié)負(fù)載設(shè)備，在輸出端節(jié)能量應(yīng)該是相當(dāng)?shù)摹?/p>

在設(shè)備可靠性方面，高壓變頻器可以實(shí)現(xiàn)軟啟動，不會對電網(wǎng)造和所傳動泵類的機(jī)械設(shè)備帶來沖擊，現(xiàn)場允許配置工頻旁路，保證生產(chǎn)連續(xù)性，而永磁調(diào)速器故障只能停機(jī)，也有部分機(jī)型通過拴鎖為聯(lián)軸器，保持運(yùn)行。高壓變頻器故障率高，功率單元模塊易發(fā)生電氣故障，運(yùn)行維護(hù)成本及維護(hù)量相對較大，故障處理時(shí)間較永磁調(diào)速器短。

1.3 改造方案選擇

結(jié)合該廠脫硫裝置實(shí)際情況，AFT塔循環(huán)泵運(yùn)行時(shí)間少，不考慮。A、B、C三臺循環(huán)泵因涉及主保護(hù)，至少要啟用運(yùn)行兩臺，且A、C循環(huán)泵在同一6kV工作段，日常運(yùn)行方式基本上是B+A或B+C，對B循環(huán)泵可靠性要求較高，若對B循環(huán)泵進(jìn)行改造，增加相應(yīng)附屬設(shè)備，同時(shí)也增加了安全和故障風(fēng)險(xiǎn)，故不對B循環(huán)泵進(jìn)行改造。A、C兩臺循環(huán)泵節(jié)能潛力相比，C泵噴嘴處的壓力較其他泵高，壓頭裕量大，改造后調(diào)整空間也最大，且C泵揚(yáng)程高，電流大，日常運(yùn)行時(shí)間長，節(jié)能效果會更好。因此,選擇對C循環(huán)泵進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化改造。

綜合考慮運(yùn)行方式、安全可靠性、調(diào)速精度與控制特性、投資維護(hù)成本和場地限制等因素，該項(xiàng)目最終選擇變頻調(diào)速改造路線。選用強(qiáng)迫風(fēng)冷型變頻器來驅(qū)動循環(huán)泵電機(jī)，高壓開關(guān)柜和高壓電機(jī)動力電纜利舊，變頻器低壓電源取自脫硫保安段和UPS系統(tǒng)。新建變頻室，配10匹空調(diào)兩臺，頻器室配置就地配電箱，為室內(nèi)LED燈具、軸流風(fēng)機(jī)、空調(diào)等用電設(shè)施供電。

2 結(jié)果分析

2.1 運(yùn)行效果試驗(yàn)

改造完成后，開展噴淋試驗(yàn)，觀察不同頻率下噴嘴處漿液霧化效果，當(dāng)開度下降到85%，此時(shí)的電機(jī)頻率為42.5Hz時(shí)，噴嘴漿液霧化效果明顯下降。確定C漿液循環(huán)泵正常運(yùn)行變頻開度區(qū)間為86%～100%，對應(yīng)的頻率為43～50Hz，試驗(yàn)期間的循環(huán)泵電流和出口壓力等數(shù)據(jù)見表3。

由表3可以看出，C漿液循在工頻運(yùn)行與變頻運(yùn)行兩種運(yùn)行方式下，電流最大相差35A，說明循環(huán)泵調(diào)控的空間和節(jié)能降耗效果非常明顯。

2.2 凈煙氣SO2控制效果

2020年3月C漿液循環(huán)泵變頻改造完成，循環(huán)泵頻率根據(jù)出口SO2濃度進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，跟蹤值設(shè)定為25mg/m3。通過漿液pH值和頻率的耦合控制和轉(zhuǎn)換，始終保持高pH值低頻率的運(yùn)行方式。

改造前兩年凈煙氣SO2均值為16mg/Nm3，改造后均值能夠穩(wěn)定控制在23～26mg/Nm3，出口排放濃度提高了57.5%，仍在35mg/Nm3超低排放限值內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了貼線運(yùn)行，節(jié)能降耗。

2.3 節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益分析

4號脫硫C漿液循環(huán)泵變頻改造前工頻運(yùn)行電流102A，電機(jī)實(shí)際功率為922kW。統(tǒng)計(jì)2021年1至12月變頻方式下運(yùn)行電流見圖1，全年平均電流75.1A，節(jié)電率約26.4%。

該循環(huán)泵2021年運(yùn)行時(shí)間約6370h，按平均電流72.4A計(jì)算，每年可節(jié)省耗電約為149.6萬kWh，按照結(jié)算電價(jià)0.35元/kWh，每年可節(jié)約電費(fèi)約52.36萬元，扣除運(yùn)維成本6萬元/a，年可節(jié)約46.36萬元。該項(xiàng)目高壓電纜和控制電纜利舊，變頻器采購單價(jià)為47萬元，建安費(fèi)用共37.8萬元（含兩臺10P空調(diào)費(fèi)用），投資成本共84.8萬元，約1年10個(gè)月可收回成本。

高壓變頻器通過整流及逆變的過程調(diào)整電壓實(shí)現(xiàn)頻率的調(diào)整達(dá)到節(jié)能目的；永磁調(diào)速裝置其電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)恒定，通過調(diào)整負(fù)載扭矩來降低負(fù)載轉(zhuǎn)數(shù)達(dá)到節(jié)能目的。兩種節(jié)能產(chǎn)品的區(qū)別在于高壓變頻器通過多電平電力電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)，永磁調(diào)速裝置通過改變永磁體盤與導(dǎo)體盤氣隙的機(jī)械方式來實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的，對于相同負(fù)載條件下二者輸出端節(jié)能效果相當(dāng)。

福建某燃煤廠C漿液循環(huán)泵變頻改造后，調(diào)速設(shè)備及控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，脫硫系統(tǒng)適應(yīng)機(jī)組不同負(fù)荷、不同煤種的調(diào)節(jié)能力顯著增強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了出口SO2濃度的精準(zhǔn)控制，避免低硫煤時(shí)脫硫出口凈煙氣SO2濃度為零的情況，同時(shí)也減少了循環(huán)泵的頻繁啟停對電機(jī)和葉輪的沖擊損害，提高了設(shè)備可靠性和利用率。變頻調(diào)速后，在保證出口達(dá)標(biāo)排放的前提下，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定壓線運(yùn)行，達(dá)到了良好的節(jié)能效益，大幅降低了脫硫廠用電，年節(jié)約電費(fèi)約46.36萬元，短時(shí)間便可收回投資成本。